第十四章 磨削與砂輪

1、本章要求 （1）掌握磨削運動及砂輪的組成要素；（2）掌握磨削的過程；（3）掌握磨削表面質(zhì)量、影響因素及其改善措施。1、工件旋轉(zhuǎn)進給運動2、工件相對砂輪的軸向進給運動3、砂輪徑向進給運動 應用范圍很廣，目前，磨削主要用于精加工和超精加工。按加工精度不同可分為： 1）普通磨削：Ra 0.80.2m； 2）精密磨削：Ra 0.80.2m； 3）超精密磨削：Ra 0.80.2m。一、砂輪的組成要素1-砂輪 2-結(jié)合劑 3-磨粒4-磨屑 5-氣孔 6-工件 砂輪是用結(jié)合劑將磨粒固結(jié)成一定形狀的多孔體。1、磨料擔負磨削時的主要切削工作。磨料有天然磨料和人造磨料兩大類。磨削硬材料時，選硬度高的磨料。2、粒度

2、磨粒的大小。 粗磨料（篩分發(fā)區(qū)別）：粒度號是以能通過的篩網(wǎng)上1英寸長度上的篩孔數(shù)。粒度號越大，則磨粒越細。如：60 # 的磨粒表示其大小剛好能通過每英寸長超硬磨具度上有60孔眼的篩網(wǎng)。 微粉（沉降法區(qū)別）：粒度號是以磨粒的實際尺寸表示。粒度號越大，微粉顆粒越粗。如W20表示微粉的實際尺寸為20m。3、結(jié)合劑 砂輪的強度、抗沖擊性、耐熱性及抗腐蝕能力主要決定于結(jié)合劑的性能。 一般來說磨削硬材料時，選用軟砂輪；磨削軟材料時，選用硬砂輪。這是因為：硬材料，易使磨粒磨鈍，需用較軟的砂輪以使磨鈍的磨粒及時脫落，使砂輪保持有鋒利的磨粒。磨軟材料時，為了充分發(fā)揮磨粒的切削作用，應選硬一些的砂輪。4、硬度5、

3、組織 砂輪的硬度是指砂輪表面上的磨粒在磨削力作用下脫落的難易程度。砂輪的硬度軟，表示砂輪的磨粒容易脫落，砂輪的硬度硬，表示磨粒較難脫落。砂輪的硬度和磨料的硬度是兩個不同的概念。同一種磨料可以做成不同硬度的砂輪，它主要決定于結(jié)合劑的性能、數(shù)量以及砂輪制造的工藝。砂輪的組織是指組成砂輪的磨粒、結(jié)合劑、氣孔三部分體積的比例關(guān)系。通常以磨粒所占砂輪體積的百分比來分級。砂輪有三種組織狀態(tài)：緊密、中等、疏松；細分成0-14號間，共15級。組織號越小，磨粒所占比例越大，砂輪越緊密；反之，組織號越大，磨粒比例越小，砂輪越疏松。二、砂輪的形狀、尺寸和標志表14-2常用砂輪的形狀、代號及主要用途代號名稱斷面形狀形

4、狀尺寸標記主要用途1平面砂輪1DTH磨外圓、內(nèi)孔、平面及刃磨刀具2筒形砂輪2DTW端磨平面4雙斜邊砂輪4DT/UH磨齒輪及螺紋6杯形砂輪 6DTH-W，E端磨平面，刃磨刀具后刀 面表14-2 常用砂輪的形狀、代號及主要用途（續(xù)）代號名稱斷面形狀形狀尺寸標記主要用途11碗形砂輪11D/JTHW，E，K 端磨平面，刃磨刀具后刀面12a碟形一號砂輪12aD/JT/UHW，E，K刃磨刀具前刀面41薄偏砂輪41DTH切斷及磨槽 注：所指表示基本工作頁面。 三、SG砂輪與TG砂輪四、人造金剛石砂輪與立方氮化硼砂輪1、人造金剛石砂輪2、立方氮化硼砂輪金剛石砂輪的構(gòu)造1-磨料層 2-過渡層 3-基體一、砂輪的

5、形貌砂輪上磨粒的形狀a）外形 b）典型磨粒斷面二、磨削過程分析1）砂輪開始接觸工件時：由于工藝系統(tǒng)的彈性變形，實際背吃刀量比磨床刻度盤顯示的徑向進給量小。2）初磨階段：工藝系統(tǒng)彈性變形達到一定程度，繼續(xù)徑向進給，實際背吃刀量基本等于徑向進給量。3）穩(wěn)定階段： 磨去主要加工余量后，可以減少徑向進給量或完全不進給再磨一段時間。實際背吃刀量大于徑向進給量。4）清磨（光磨）階段： 為了提高磨削精度和表面質(zhì)量。二、磨削過程分析磨粒的切削過程：二、磨削過程分析磨削時磨粒的切削層和工件表面的微觀形狀1-某次磨削所得的表面 2-后一次磨削所得表面3-某磨粒所切削的材料斷面積 工件表面粗糙度由砂輪的形貌和磨削用

6、量決定。磨削優(yōu)點： 精度高，表面粗糙度小。磨削缺點： 切除單位體積切屑所消耗的功率大；磨削表面變形、燒傷、應力比較大。磨削過程的特點概括起來主要有以下幾點：1.磨削速度高，因此被磨削的金屬變形速度很快，在磨削區(qū)內(nèi)短時間大量地發(fā)熱，溫度很高，易使工件加工表面層發(fā)生變化。2.磨削過程復雜。磨削所用刀具為砂輪，砂輪可以看作為許多刀齒隨機分布的多齒刀具，使磨削過程復雜化。3.冷作硬化嚴重。磨粒多數(shù)是在負前角情況下切削，且?guī)в休^大的鈍圓半徑，使工件表層金屬經(jīng)強烈的擠壓變形，冷作硬化嚴重。4.單個磨粒的切削厚度很小，可以得到較高的加工精度和較低的表面粗糙度。磨粒的自礪作用。磨鈍的磨粒在磨削力作用下會產(chǎn)生開

7、裂和脫落，使新的銳利刀刃參加切削，有利于磨削加工。 三、磨削厚度分析1、理想平均磨削厚度)/1/1 (60wrcwDDDfmvvhav2、當量平均磨削厚度BvffvhcarwDav60四、磨削力五、磨削階段1、初磨階段（）2、穩(wěn)定階段（）3、清磨階段（） 開始磨削時采用較大徑向進給量以提高生產(chǎn)率；最后階段采用無徑向進給磨削以提高工件質(zhì)量。六、恒壓力磨削與恒功率磨削1、恒壓力磨削2、恒功率磨削 影響因素磨削速度、進給量等。七、磨削溫度磨削區(qū)域的平均溫度。八、砂輪的磨損與修整1、磨粒的磨損2、磨粒的破碎3、砂輪表面阻塞4、砂輪輪廓失真 發(fā)現(xiàn)砂輪失去磨削能力時：修整砂輪！磨粒的磨損、破碎和脫落一、表

8、面粗糙度1、影響因素2、磨削振動磨削時磨粒的切削層和工件表面的微觀形狀1-某次磨削所得的表面 2-后一次磨削所得表面3-某磨粒所切削的材料斷面積二、表面燒傷a）磨削溫度與燒傷顏色 b）燒傷顏色與表面變形層深度 燒傷的程度：輕重其顏色依次分為“淺黃-黃-褐-紫-青”深色者為嚴重燒傷，肉眼可分辨，淺色者為輕度燒傷，須經(jīng)酸洗后才能顯現(xiàn)。二、表面燒傷磨削淬硬鋼時表面燒傷層硬度變化避免燒傷措施：避免燒傷措施： 1）合理選用砂輪； 2）合理選用磨削量； 3）充分冷卻； 4）改進磨床結(jié)構(gòu)，精確控制砂輪的切入量。三、表面殘余應力 表面殘余應力的原因：表面殘余應力的原因：（1）金屬組織相變引起的體積變化 磨削時

9、，磨削溫度使表層組織，體積膨脹，于是里層產(chǎn)生殘余拉應力，表層產(chǎn)生殘余壓應力。（2）不均勻的熱脹冷縮 磨削時，表層與里層溫度相差較多。（3）殘留的塑性變形 磨粒切削、刻劃磨削表面后，在磨削速度方向，使工件表面上存在著殘余拉應力；在垂直于磨削速度方向，由于磨粒擠壓金屬所引起的變形受兩側(cè)材料的約束，工件表面上存在著殘余壓應力。三、表面殘余應力因磨削表面塑性變形二產(chǎn)生的殘余應力比較有效的措施：采用立方氮化硼砂輪、減小砂輪切入量，采用切削液，增加清磨次數(shù)等。一、深切緩進給磨削（蠕動磨削）深切緩進給磨削實例a）燃氣輪機葉片 b）三爪自定心卡盤的卡爪1、特點： 1）磨削弧面大，切削磨粒多，生產(chǎn)率比普遍磨削高

10、35倍。 2）不需要無數(shù)次撞入工件端部銳邊，較長時間保持砂輪的輪廓清晰度。 3）磨削力很大，磨削溫度很高，共建表面易燒傷，磨床容易振動。2、必須采取的措施： 1）要采用順磨。 2）要選用超軟的、粒度號小、組織號大的或大氣孔砂輪。 3）對磨床要求功率大（砂輪電動機功率為0.21.0 kw/mm砂輪寬）二、超精密磨削與鏡面磨削必須采取的措施：必須采取的措施：1）要采用高精度磨床。2）超精密磨削使用棕剛玉、白剛玉或微晶剛玉磨料，粒度F60F80陶瓷結(jié)合劑，硬度F、L的砂輪。3）砂輪要用金剛石筆精細修整。4）對前道工序工件的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度都有較高要求。表面粗糙度在Ra0.050.01

11、m的表面磨削方法三、砂帶磨削砂帶磨削的幾種形式a)磨外圓b)磨平面c)無心磨d)自由磨削e)砂帶成形磨削1-工件2-砂帶3-張緊輪4、5、6-導輪7-成形導向板砂帶結(jié)構(gòu)1工件2底膠3復膠4磨粒砂帶磨削特點： 1）磨粒顆顆鋒利且磨削面積大，固生產(chǎn)率高、適用面廣（磨木材、皮革、石料、陶瓷等）。 2）砂帶有彈性，不易造成磨削燒傷和變形，加工質(zhì)量好。 3）能貼住成形表面磨削，可磨削復雜型面。 4）砂帶磨床結(jié)構(gòu)簡單，消耗功率小，但占地面積較大，噪音大。 5）不能磨削小孔、深孔，不通孔、齒輪等。 6）砂帶要經(jīng)常更換，砂帶消耗量大。一、石材人造金剛石圓鋸片節(jié)塊式人造金剛石圓鋸片a）寬槽形 b）窄槽形主要尺寸

12、：主要尺寸：名義直徑D、名義寬度T 和齒數(shù)Z。二、成型磨輪燒結(jié)類人造金剛石成型磨輪電鍍類人造金剛石成型磨輪a）電鍍類人造金剛石成型磨輪照片 b）磨制大理石花邊部分形狀窄槽形三、拋光磨輪樹脂人造金剛石成型磨盤a）樹脂結(jié)合劑人造金剛石成型磨盤 b）樹脂填埋金屬結(jié)合劑人造金剛石成型磨盤樹脂結(jié)合劑人造金剛石拋光輪和磨頭a）拋光輪 b）磨頭一、切削部分后刀面的重磨圓柱銑刀重磨示意圖1、銑刀的重磨0sin2DH 鉸刀的重磨和研磨示意圖a）重磨 b）研磨1研磨套 2外套 3調(diào)節(jié)螺釘2、鉸刀的重磨用砂輪的圓柱面重磨后角2、鉸刀的重磨0sin2lunDH 二、切削部分前刀面的重磨鏟齒成形銑刀刃磨時砂輪與銑刀的相對位置1、成形銑刀的重磨sin2DA 工具磨床上加裝附件來刃磨齒輪滾刀2、齒輪滾刀的重磨三、其它帶柄刀具的刃磨和重磨概述用人造金剛石砂輪刃磨硬質(zhì)合金玉米銑刀的前刀面刃磨重磨鉆頭后刀面的錐磨法、螺旋磨法、平面磨法。各種專用刃磨重磨工具與機床（如專用群鉆刃磨機床）。絲錐重磨。五軸聯(lián)動CNC磨床刃磨硬質(zhì)合金帶柄刀具思考題：思考題：1.簡述磨削加工的主要特點。2.砂輪有哪些組成要素?如何選擇砂輪硬度?什么是砂輪組織號?它對砂輪性能有什么影響？磨料粒度號